摘 要：本文論述了一種具有快速結(jié)晶能力的釉料組成。該釉燒成后具有較高的硬度，可作為墻地磚使用，其主要組成為SiO2—Al2O3—Li2O—TiO2系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以促進多晶相的成核生長，用其配制成釉層或其它涂層施于墻地磚白坯上，可以大大提高結(jié)晶速度，從而獲得快速結(jié)晶的效果。

關(guān)鍵詞：釉面地磚；快速結(jié)晶釉；研究

1 前言

近年來，墻地磚生產(chǎn)技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，各種新工藝、新配方得到不斷的應(yīng)用，從而出現(xiàn)各種不同裝飾效果的墻地磚產(chǎn)品。其中，有一類產(chǎn)品采用玻璃粒料或熔塊原料布施于坯體上，大多采用干法施釉，燒成后經(jīng)過拋光，表面產(chǎn)生晶瑩半透的效果，類似于微晶玻璃。但又比微晶玻璃工藝簡單、成本低。這種產(chǎn)品表面可以通過調(diào)整玻璃熔塊品種組成以組合出多種裝飾效果，但表面仍主要是玻璃的微晶相。因此，其硬度受到了限制、耐磨性難于提高，用于地磚有其局限性。

為了提高此釉面地磚的表面硬度，其方法之一是使其產(chǎn)生結(jié)晶，但是，對于快速燒成的陶瓷磚產(chǎn)品來說，在一小時左右的燒成周期內(nèi)，普通的釉料組成很難獲得理想的析晶效果。因此，本文探討了SiO2—Al2O3—Li2O—TiO2體系的釉料，研究了其快速析晶的能力，設(shè)計了基于該系統(tǒng)具有快速析晶能力的釉料組成，為該類產(chǎn)品的創(chuàng)新提供了一個新的思路。

2 快速析晶的技術(shù)難點及解決方案

2.1 技術(shù)難點

本文的主要目的是在快速燒成墻地磚的條件下，通過某些特種釉料具有快速析晶的特點，得到多晶相的釉面，即采用拋光釉磚的工藝，制備出類似于微晶玻璃耐磨釉面的產(chǎn)品。要達到此目的，有幾個方面的難點需要克服。

（1） 在通常一小時左右的快速燒成周期內(nèi)，釉層要產(chǎn)生理想的析晶效果，需要有足夠多的晶相比例。

（2） 釉層快速析晶時，結(jié)晶體的尺寸需要控制好，以免過度長大，影響結(jié)構(gòu)的完整性和裝飾外觀。

（3） 由于通常利用熔塊干粉作釉層，最終的產(chǎn)品要得到平整緊密的釉層，不能出現(xiàn)殘留顆粒間的空隙，甚至是微觀的孔洞，這也是在素坯上干法施釉制備具有平整釉面的陶瓷磚的基本要求。

2.2 解決方案

（1） 釉料中加入晶核劑

為了得到快速析晶的效果，一般在釉料中加入一些晶核劑成份，如：CaO、TiO2、Mn3O4、Fe3O4等。同時，再引入一些晶體生長促進劑，起到類似于析晶催化劑的效果，在快速析晶的同時，又能控制晶體生長的尺寸。經(jīng)過大量的試驗對比，選用SiO2—Al2O3—Li2O—TiO2系統(tǒng)，在適宜的組成范圍內(nèi)具有非常好的快速析晶效果，可以滿足需要。

（2） 控制晶體生長速度

選用一些適宜的晶核生長劑和抑制劑，可以有效地控制晶體生長速度，使晶體能在燒成初期快速成核，早期長大，又能在生長到一定程度時速度得到控制，不至于異常長大。本文選用P2O5、ZrO2、MgO等作為晶核原料，這些物質(zhì)可以提供足夠的晶核。同時，ZrO2也是一種晶體生長抑制劑，它本身不熔入熔體中。另外， ZrO2微粒的存在又大大增加了其周邊熔體的高溫粘度，這樣對熔體中其它晶體的析晶產(chǎn)生明顯的阻力和抑制。適當(dāng)?shù)貙@些原料的比例進行調(diào)整，可以得到較理想的快速析晶效果，并且顆粒均勻細小。

（3） 改變釉漿性能

采用降低釉料熔融溫度、減小釉料表面張力、增加釉料浸潤性、減小釉料高溫粘度等方法，可有效消除干粉料燒成過程中出現(xiàn)的孔洞缺陷。另外，添加Li2O、B2O3等成份，不僅可以降低釉料的成熟溫度，還大大減小了釉料的表面張力，使釉料在高溫時易于鋪展平整，內(nèi)部氣孔也容易排除。

3 試驗內(nèi)容

3.1 釉料組成確定

經(jīng)過大量試驗發(fā)現(xiàn)，在SiO2—Al2O3—Li2O—TiO2體系中存在一個非常窄的配方組成，在此范圍內(nèi)可以得到較理想的效果。其具體配方組成見表1。

另外，加入一些有色氧化物，如：Co、Mn、Fe等的氧化物，可以獲得不同的顏色，這些色料氧化物將存在于殘余玻璃相中，并使最終的產(chǎn)品整體著色。其中，較有代表性的配方組成如表2所示。

3.2 工藝過程

本試驗所采用的工藝流程如圖1所示。

（1） 熔化

在制備熔塊的工藝過程中，熔塊的出口溫度非常關(guān)鍵。若此處溫度降至結(jié)晶化溫度以下，將產(chǎn)生嚴(yán)重問題。熔液由于結(jié)晶相的形成，導(dǎo)致粘度突然上升，從而難于倒出或流出。因此，最好裝備一個適宜大小的燃燒器來加熱熔爐熔液流出口。

（2） 干磨后熔塊顆粒大小分布

干磨后熔塊顆粒的粒徑分布范圍如表3所示。

（3） 混料比例

混料的比例可根據(jù)所需效果進行調(diào)配，對于1#釉料，為加強無光效果和耐磨性，可混入325目剛玉砂，比例為90%熔塊+10%剛玉砂。

（4） 釉層厚度

施釉厚度可根據(jù)實際情況進行調(diào)整，一般為1～1.5mm厚。

（5） 燒成制度

最高燒成溫度與素坯燒成溫度一致，降溫時在1100～1000℃區(qū)間需有5～7min，以便有理想的結(jié)晶效果。其燒成制度曲線如圖2所示。

4 結(jié)果分析

4.1 晶相組成

經(jīng)過XRD檢測分析，釉料析晶后其晶相主要有鋰輝石、金紅石以及少量的鎂硅酸鹽和鈦酸鋁。

4.2 耐磨性

由于產(chǎn)生了多晶相，同時，熔體中又有較多的氧化鋁成份，所以整體上具有較高的硬度（莫氏硬度6.5～7），這種高硬度的釉面可以耐沙粒和泥土的磨損，而普通硅酸鹽物質(zhì)（普通墻地磚）的硬度小于等于石英的硬度（莫氏硬度6～7）。因此，該釉面耐磨性得到了明顯的提高。

5 結(jié)論

（1） 選用SiO2—Al2O3—Li2O—TiO2體系，添加適宜添加劑，在一定的范圍內(nèi)可獲得快速結(jié)晶效果的釉料。

（2） 通過預(yù)先制備熔塊，再施熔塊釉于坯體表面，不改變快速燒成制度，即可獲得具有高耐磨性的結(jié)晶釉面。